1火电厂煤粉锅炉设备及运行

电厂锅炉设备及运行七台河职业学院煤炭系李新梅第一章火电厂煤粉炉概述第一节电厂锅炉的构成及工作过程第二节电厂锅炉的规范、型号及安全经济指标第三节锅炉的分类第四节国内外电厂锅炉发展概况电厂全貌第一节电厂锅炉的构成及工作过程锅炉是火力发电厂的主要设备之一，其作用是使燃料在炉内燃烧放热，并将锅内工质由水加热成具有足够数量和一定质量（汽压、汽温）的过热蒸汽，供汽轮机使用。实现燃料化学能转换成过热蒸汽热能的同时，进行着三个互相关联的主要工作过程，即▼燃料的燃烧过程▼传热过程▼过热蒸汽的产生过程整个电能生产过程锅炉燃料燃烧的热能汽轮机机械能发电机电能变压器电力系统的热能锅炉高温高压水蒸汽压力能火电厂基本生产流程煤场输煤系统锅炉汽轮机发电机制粉系统变压器至电力系统水图1整个电能生产过程电厂锅炉锅炉本体设备辅助设备锅炉附件汽水系统燃烧系统一、锅炉设备电厂锅炉电厂锅炉是一个庞大的能量转换系统。燃料进入锅炉后燃烧放热，所产生的热量用于热水和蒸汽的生产，其工作过程是由锅炉本体和辅助系统协调完成的。电厂锅炉的构成：㈠锅炉本体；㈡锅炉辅助系统㈠锅炉本体锅炉本体：锅炉本体是指由电厂锅炉中进行燃料燃烧和汽水生产的设备所组成的系统，由汽水系统和燃烧系统构成。㈠锅炉本体——汽水系统1.汽水系统锅炉本体的汽水系统（即锅）的作用是吸收燃料燃烧放出的热量，将水加热蒸发并成为具有一定压力和温度的过热蒸汽。汽水系统的组成：它由汽包、下降管、水冷壁、过热器、再热器、省煤器等组成。㈠锅炉本体——汽水系统⑴汽包（或启动分离器）：是安装在锅炉的顶部一个圆筒形的压力容器。它接受省煤器来的给水和水冷壁出口的汽水混合物，其下部是水、上部是蒸汽。其作用是①将水冷壁中产生的饱和蒸汽输送至过热器；②能够适应短时间负荷变动，稳定汽压；③汽包内有较大的蒸发面和蒸汽空间容积，可以使蒸汽中携带的水初步分离，改善汽水品质。⑵下降管：汽包（或启动分离器）分离出的水从下部流出，进入下降管并通过水冷壁下联箱分配到水冷壁的各上升管中去。㈠锅炉本体——汽水系统⑶水冷壁：是现代锅炉的主要蒸发受热面。布置在燃烧室内四周、由许多平行的管子（因管内工质向上流动，也称上升管）组成。其主要任务是吸收燃烧室中的辐射热，使水冷壁管内的水汽化产生蒸汽。⑷过热器：作用是将在饱和蒸汽加热成一定温度的过热蒸汽。⑸再热器：作用是将在汽轮机中做过部分功的蒸汽引回锅炉再次进行加热，提高温度后，又送往汽轮机中继续做功，以提高汽轮机工作的安全可靠性和经济性。⑹省煤器：安装在锅炉尾部的垂直烟道中。其作用是利用烟气的热量加热给水，以提高给水温度，降低排烟温度，节约燃料消耗。㈠锅炉本体——燃烧系统⒉燃烧系统锅炉本体的燃烧系统（即炉）的作用是组织燃料良好地燃烧，充分释放出热量。燃烧系统的组成：它由燃烧室、燃烧器、空气预热器等组成。㈠锅炉本体——燃烧系统⑴燃烧室（又称炉膛）：是供燃料燃烧的空间。它由炉墙和水冷壁围成的空间，燃料在其中燃烧。⑵燃烧器：将携带煤粉的一次风和助燃的二次风送入炉膛，并组织一定的气流结构，使煤粉能迅速稳定的着火，同时使煤粉和空气合理混合，达到煤粉在炉内迅速完全燃烧。煤粉燃烧器可分为直流燃烧器和旋流燃烧器两大类。⑶空气预热器：是利用锅炉尾部烟气热量来加热燃烧所需空气的一种热交换装置。提高锅炉效率，提高燃烧空气温度，减少燃料不完全燃烧热损失。空气预热器分为导热式和回转式。回转式是将烟气热量传导给蓄热元件，蓄热元件将热量传导给一、二次风，回转式空气预热器的漏风系数在8～10％。㈡锅炉辅助系统（1）燃料供应系统（2）煤粉制备系统（3）给水系统（4）通风系统（5）除灰除尘系统（6）汽、水管道系统（7）测量和控制系统⒈制粉系统⒉风烟系统⒊给水系统⒋除尘除渣系统⒌燃料运输系统⒍烟气脱硫系统⒎烟气脱硝系统凝汽式火电厂生产过程示意图1-原煤斗；2-给煤机；3-磨煤机；4-风粉混合物出口；5-排粉风机；6-燃烧器；7-排渣装置；8-排渣；9-水封装置；10-下联箱；11-炉膛；12-水冷壁；13-屏式过热器；14-高温过热器；15-下降管；16-汽包；17-过热器出口联箱；18-再热器出口联箱；19-再热器；20-低温再热器；21-再热器出口联箱；22-省煤器出口联箱；23-省煤器；24-省煤器进口联箱；25-冷风入口；26-送风机；27-空气预热器；28-热风出口；29-除尘器；30-引风机；31-烟囱；32-排烟出口；33-汽轮机高压缸；34-汽轮机中压缸；35-汽轮机低压缸二、锅炉的系统㈠燃烧系统冷空气在空气预热器内被烟气加热后，一部分热空气送入磨煤机，用于干燥和输送煤粉，这部分热空气称为一次风另一部分热空气则直接经燃烧器送入炉膛，这部分热空气称为二次风图2电厂煤粉炉燃烧系统流程图㈡汽水系统锅炉经给水泵给水首先进入省煤器，从省煤器出来的水送入汽包，就进入了由汽包、下降管、下联箱和水冷壁组成的自然水循环蒸发设备中。水冷壁是锅炉的蒸发受热面，水在水冷壁中继续吸收炉内高温火焰和烟气的辐射热，进一步被加热升温成饱和水，并使部分水变成饱和蒸汽。汽水混合物向上流动又流入汽包。在汽包中通过汽水分离装置进行汽水分离，分离出来的饱和蒸汽进入过热器。由过热器出来的过热蒸汽经主蒸汽管道送往汽轮机高压缸做功。锅炉的系统——图3电厂汽水系统流程示意图㈢电气系统发电厂的电气系统，包括发电机、励磁装置、厂用电系统和升压变电所等，如图4所示。发电机的机端电压和电流随着容量的不同而各不相同，一般额定电压在10~20kV之间，而额定电流可达2OkA。发电机发出的电能，其中一小部分（约占发电机容量的4％～8％），由厂用变压器降低电压（一般为63kV和400V两个电压等级）后，经厂用配电装置由电缆供给水泵、送风机、磨煤机等各种辅机和电厂照明等设备用电，称为厂用电（或自用电）。其余大部分电能，由主变压器升压后，经高压配电装置、输电线路送入电网。锅炉的系统——图4发电厂电气系统示意图㈢电气系统锅炉的系统——电厂锅炉的工作过程总结⑴运煤：皮带机→煤仓→煤斗→给煤机→磨煤机⑵磨煤：磨煤机→煤粉→空气预热器来的一次风烘干→粗粉分离器（在粗粉分离器中将不合格的粗粉分离返回磨煤机再行磨制）→细煤粉→一次风→旋风分离器→煤粉仓⑶锅炉与燃烧：煤粉仓煤粉→给粉机→一次风管→旋风分离器→排粉风机提高压头后→喷燃器→炉膛内燃烧电厂锅炉的工作过程总结⑷风烟系统：送风机（送冷风）→空气预热器→热气（一部分经磨煤机、排粉风机进入炉膛，另一部分经喷燃器外侧套筒直接进入炉膛）→炉膛内高温烟气→烟道→过热器、省煤器、空气预热器降温→除尘器（去90％～99％、电除尘器可除去99％）→灰尘→引风机→烟囱→天空⑸灰渣系统：炉膛内的小灰粒→除尘器→细灰→冲灰沟大块炉渣→渣斗→碎渣机→细灰→冲灰沟→灰渣水泵→冲灰管道→灰场（或用汽车将炉渣运走）第二节电厂锅炉的规范、型号及安全经济指标1.锅炉容量2.锅炉蒸汽参数3.给水温度4.锅炉热效率一、锅炉的规范一、锅炉的规范1.锅炉容量：指锅炉每小时的最大连续蒸发量，又称为锅炉的额定容量或额定蒸发量。常用符号De表示，单位为t/h（或kg/s）。例如，200MW汽轮发电机组配用的锅炉容量为670t/h。2.锅炉蒸汽参数：通常是指锅炉过热器出口处的过热蒸汽压力和温度。蒸汽压力用符号p表示，单位为MPa；蒸汽温度用符号t表示，单位为℃。3.给水温度：锅炉给水温度是指水在省煤器入口处的温度。不同蒸汽参数的锅炉其给水温度也不相同。4.锅炉热效率：锅炉热效率是说明锅炉运行经济性的特性数据，它是指锅炉有效输出热量占输入热量的百分比。二、国产锅炉型号电厂锅炉的型号反映了锅炉的主要技术特性。目前，我国电厂锅炉的型号一般采用三组或四组字码表示，其表示形式一般为：HG-2008/18.22-540/540-M8第一组符号是制造厂家的汉语拼音缩写，第二组是数字，分子数字是锅炉容量，单位为t/h，分母数字为锅炉出口过热蒸汽的压力，单位为MPa。第三组也是数字，分子和分母分别表示过热蒸汽和再热蒸汽出口温度，单位均为℃。最后一组中，符号表示燃料代号，而数字表示设计序号。三、锅炉运行的安全技术指标锅炉运行时的安全性指标不能进行专门的测量，而用下列三个间接指标来衡量。三个间接指标是：▼连续运行小时数▼事故率▼可用率1.连续运行小时数：锅炉的连续运行小时数是指两次被迫停炉检修之间的运行小时数。2.事故率：是指在统计期间内，锅炉总事故停炉小时数，与总运行小时数和总事故停炉小时数之和的百分比：%3.可用率：可用率是指在统计期间，锅炉总运行小时数及总备用小时数之和，与该统计期间总小时数的百分比：%100统计期间总小时数总备用小时数总运行小时数可用率100事故停炉总小时数总运行小时数事故停炉总小时数事故率4.利用率：是指在统计期间内，锅炉总运行小时数与统计期间总小时数的百分比：运行总小时数利用率＝——————————×100%统计期间总小时数5.额定容量利用率：是指在统计期间，折算成额定容量的运行总小时数与该统计期间总小时数的百分比：折算成额定容量的运行总小时数额定容量利用率＝———————————————×100%统计期间总小时数第三节锅炉的分类1.锅炉按其用途可分为：电厂锅炉、工业锅炉、热水锅炉。2.按锅炉容量的大小可分为：大、中、小型锅炉。从当前情况来看，发电功率等于或大于300MW的锅炉才算是大型锅炉。3.按蒸汽压力的大小可分为：低压锅炉中压锅炉[P=2.45~3.8MPa(25~39kgf/cm2）]高压锅炉[P=9.8MPa(100kgf/cm2）]超高压锅炉[P=13.7MPa(140kgf/cm2）]亚临界压力锅炉[P=16.7~18.6MPa(170~190kgf/cm2）]超临界压力锅炉[P≥22.1MPa(225.56kgf/cm2）]。第三节锅炉的分类4.按燃用燃料分：有燃煤炉、燃油炉、燃气炉5.按燃烧方式分：有层燃炉、室燃炉（煤粉炉、燃油炉等）、旋风炉、沸腾炉等。6.按工质流动特性分：有自然循环锅炉、强制流动锅炉（又分为控制循环锅炉、直流锅炉、复合循环或低倍率循环锅炉等）。第三节锅炉的分类7.按锅炉排渣的相态分：有液态排渣锅炉、固态排渣锅炉（煤粉锅炉常采用固态排渣方式）8.按燃烧室内的压力分：有负压燃烧锅炉、压力燃烧锅炉。负压燃烧锅炉是指炉膛出口烟气静压小于大气压力的锅炉；压力燃烧锅炉则是指炉膛出口烟气静压大于大气压力的锅炉。第四节典型煤粉锅炉介绍一、配300MW机组的亚临界压力煤粉锅炉介绍目前我国新建电厂以300MW及以上机组为主。国内配300MW机组的亚临界压力煤粉锅炉有多种炉型：有直流锅炉、控制循环锅炉和自然循环锅炉等。。300MW机组的锅炉蒸发量为10O0t／h（亚临界压力），采用控制循环（或自然循环）的汽包炉；600MW机组的锅炉为200Ot／h的（汽包）直流锅炉。第四节典型煤粉锅炉介绍二、直流锅炉：没有汽包（锅筒），由给水泵的压力使给水经预热、蒸发到过热，一次流经各级受热面而产生额定参数和容量蒸汽的电厂锅炉。直流锅炉相对汽包锅炉而言,能够在超临界压力下运行,而且效率高,煤耗率低。超临界锅炉的汽温变化特性比亚临界锅炉更为复杂,汽温调节和控制的困难程度随之增大。对超临界大功率直流锅炉动态特性,采用计算机模拟其动态特性曲线,从而分析其运行的特点以及运行中的调节问题。各种锅炉的定义在锅炉的四壁上，均匀分布着4支或8支喷燃器，将煤粉（或燃油、天然气）喷入炉膛，火焰呈旋转状燃烧上升，又称为悬浮燃烧炉。在炉的顶端，有贮水、贮汽的汽包，内有汽水分离装置，炉膛内壁有彼此紧密排列的水冷壁管，炉膛内的高温火焰将水冷壁管内的水加热成汽水混合物上升进入汽包，而炉外下降管则将汽包中的低温水靠自重下降至下连箱与炉内水冷壁管接通，靠炉外冷水下降而炉内水冷壁管中热水自然上升的锅炉叫自然循环汽包炉，而当压力高到16.66~17.64MPa时，水、汽重度差变小，必须在循环回路中加装循环泵，